生物医学光子学

序

前言

第一章绪论

第二章光与生物组织体的相互作用

2．1光与生物组织体相互作用的基本形式

2．2组织体对光的吸收效应

2．2．1吸收效应和吸收系数

2．2．2分子吸收种类

2．2．3生物组织中的吸收物质

2．2．4朗伯一比尔定理

2．3组织体对光的散射效应

2．3．1散射

2．3．2弹性散射

2．3．3非弹性散射

2．3．4组织体出射光子的分类和修正的朗伯一比尔定理

2．4组织体发光

2．4．1生物组织的荧光效应

2．4．2荧光发光的表征

2．4．3生物组织的自体荧光与外荧光

2．5光热效应和光声效应

2．5．1热的产生

2．5．2热在组织体中的传导

2．5．3热对组织体的效应及其应用

2．5．4光声效应

2．6光化学效应

参考文献

第三章描述光在组织体中传播的数学模型

3．1离散粒子统计模型：Monte-Carlo模拟

3．2连续粒子模型：Boltzmann辐射传输方程

3．3扩散方程及其解

3．3．1边界条件

3．3．2光源模型

3．3．3解析解

3．3．4数值解

3．4KubelkaMunk理论

3．5加一倍法

3．5．1一般理论

3．5．2组织薄层的反射与透射

参考文献

第四章生物医学光子学中的测量技术

4．1光源

4．1．1光源的分类

4．1．2生物医学检测、临床诊断和治疗中的激光器

4．1．3激光安全

4．2光电探测器

4．2．1光电检测器种类

4．2．2光电检测器的性能参数和光电探测器的选择

4．3微弱光信号的电检测技术

4．3．1检测器的噪声

4．3．2锁相放大技术

4．3．3取样积分器

4．3．4光子计数技术

4．3．5时间相关的单光子计数

4．3．6频域技术

4．4生物组织光学参数的直接测量方法

4．4．1分光光度计法

4．4．2积分球技术

参考文献

第五章参数提取的定量数学方法

5．1常用的化学计量学方法

5．1．1多元线性回归模型

5．1．2主成分回归模型

5．1．3偏最小二乘回归模型

5．1．4校正模型的验证

5．2X射线计算机层析基本原理

5．3扩散光学层析理论

5．4荧光扩散层析技术

5．4．1弱散射媒质中的荧光光谱技术

5．4．2组织体中荧光传输过程的定量描述

5．4．3随机媒质中的荧光光谱技术

5．4．4荧光扩散层析

参考文献

第六章生物医学光子学在人体成分浓度检测方面的应用

6．1无创伤人体血糖浓度检测

6．1．1人体血糖浓度无创测量的意义

6．1．2人体血糖浓度无创测量的研究进展

6．1．3近红外光谱测量血糖浓度的理论基础

6．1．4人体血糖浓度无创测量的初步临床结果

6．2无创伤人体血氧检测

6．2．1人体血氧饱和度及无创检测的意义

6．2．2人体血氧饱和度无创检测原理

6．2．3动脉血氧饱和度测量原理

6．2．4肌血氧和脑血氧饱和度检测

6．3结束语

参考文献

第七章生物医学光子成像技术

7．1扩散光学层析成像

7．1．1图像信息的获取

7．1．2DOT测量系统

7．1．3仿体模型的DOT成像举例

7．1．4DOT的优点

7．1．5DOT的应用

7．2荧光分子层析

7．3相干层析成像技术

7．3．1提取早期到达光的技术

7．3．2相干层析成像的工作原理

7．3．3分辨率及穿透深度

7．3．4相干层析成像实验装置

7．3．5相干层析成像的优点及应用

参考文献

第八章生物医学光子学其他研究热点介绍

8．1激光扫描共聚焦显微技术

8．1．1共聚焦成像原理

8．1．2激光扫描共聚焦显微镜装置

8．1．3荧光共聚焦显微镜

8．1．4激光扫描共聚焦显微镜的优点及在医学领域中的应用

8．2光动力疗法

8．2．1光动力学诊断和治疗原理

8．2．2光敏剂和激发光源

8．2．3PDT治疗方法及优势

8．3光镊

8．3．1光辐射压力、光梯度力

8．3．2光学势阱

8．3．3光镊装置

8．3．4光镊的应用

参考文献

中英文名词对照表

　　本书由基础篇和应用篇组成，在基础篇详细地讲述了生物医学光子学必需的理论和相关技术，包括基础光子学系统、光与组织体相互作用的基本知识和数学描述；应用篇以无创伤人体成分测量和无创伤人体光学成像为实例，向读者描述了应用于人体疾病诊断的光子学实现方法，最后扼要地介绍了该研究领域的其他热点研究和应用。　　本书以作为生物体机能信息载体的光在研究生物医学光子学问题中的流向，依次介绍基础光子学系统(第一章)、人体中光与物质相互作用的基本知识和数学描述(第二章、第三章)、人体机能信息的获取所必需的共性理论和相关技术(第四章、第五章)；然后通过两个具体的研究事例，即无创伤人体内成分测量(第六章)和无创伤人体光学成像(第七章)，为读者提供生物医学光子学研究方法和技术构成的系统介绍和感性认识；最后本书还介绍了生物医学光子学研究领域的几个成功应用和热点研究内容(第八章)。　　本书可供从事医学、工学、理学等应用研究的相关学者、工程技术人员、研究生和高年级本科生参考。